爱因斯坦:人生和宇宙

高中物理 COOCO.因你而专业 !
套卷教案课件下载new 试题搜索答案
你好!请登陆注册

爱因斯坦:人生和宇宙

公主 冷月无声

发布日期:2011-06-03 22:57:49

爱因斯坦:人生和宇宙






公主 冷月无声

发布日期:2011-06-03 22:57:49


回顾因打破传统束缚而存留史册的上个世纪,展望培养创造力以实现科技革新的二十一世纪,有一个人占据突出位置,是我们这个时代至高无上的偶象。这位暴政的逃亡者性情传递,桀骜不驯的乱发、闪闪发光的眼睛、极具魅力的性格和卓而不群的才华使他的面孔成为一个符号,他的名字等同于“天才”。阿尔贝特·爱因斯坦是个有天赋想像力、坚信自然神工的和谐完美并受这种信念指引的修锁匠。他精彩的人生故事证实了创新和自由的关系,映射着现代社会的胜利和骚动。

-创新的时代-
既然爱因斯坦的档案已经全部公开,探索他不为人知的一面就成为可能:他不合传统的个性,他叛逆的本能,他的好奇心,他的热望和超然——这些方面与正直的他和科学的他交织融合。了解爱因斯坦其人有助于我们理解他科学灵感的源泉,反之亦然。性格、想像力和天赋彼此相关,和谐统一。
爱因斯坦有沉默超然的名声,但他其实在个人生活和科学追求上都充满激情。他读大学的时候疯狂爱上物理班唯一的女生米列娃·马里奇,一位热情的塞尔维亚姑娘。他们有个私生女,结婚后又生了两个儿子。她宣传他的科学理念,帮助他核对论文里的计算。但是,双方关系终于破裂。爱因斯坦提出和她做一笔交易。他说,他有朝一日会得诺贝尔奖;如果她同意离婚,他就把奖金给她。她想了一个星期,同意了。由于爱因斯坦的理论过于超前,他在瑞士专利局工作期间发表5篇具有划时代意义的论文过了17年后才获得诺贝尔奖,她也终于拿到奖金。
爱因斯坦的人生和事业反映了20世纪初现代主义氛围下社会定式和绝对道德标准的瓦解。人们都在思考如何创造性地打破陈规。毕加索、乔伊斯、弗洛伊德、斯特拉文斯基和勋伯格等人纷纷突破传统束缚。当时对宇宙的认识中,空间、时间和粒子的特性似乎都基于随心所欲的评论。

-思想的实验-
他的探索始于1895年:16岁的他想像和光束一道旅行是什么样子。10年后是他的奇迹之年:他写出5篇论文,为20世纪物理学的两大成就——相对论和量子论打下铺垫。
再过10年,也就是1915年,爱因斯坦对自然的探索终于取得最辉煌的成就。他创造了科学史上最完美的理论之一:广义相对论。如同狭义相对论,这套理论也是通过思想实验发展而来的。在一次实验中,他想像坐在封闭的电梯里向上加速穿越空间,感受到的结果将和对重力的体验没有区别。于是,他猜测,重力是对时空的扭曲。他想出一些方程式,描述这种弯曲的动态怎样来自物质、运动和能量的相互作用。这可以用另一项思想实验描述:想像在一个二维蹦床平面上滚动一只保龄球,然后再滚动几颗台球。台球滚向保龄球,不是因为后者有什么神秘的吸引力,而是因为它使蹦床的纤维弯曲了。现在想像这发生在四维时空会怎样。不错,想像这些困难,所以我们不是爱因斯坦。
10年后是爱因斯坦事业的中点,也是转折点。他帮助发起的量子革命逐渐变成一种新的基于不确定和可能性的力学。那时,他做出对量子力学的最后贡献,但与此同时也开始抵制它。此后的30年,他一直顽固批评他所认为的量子力学的不完整性,同时努力把它纳入一个统一场论,1955年临终之前还写下一些潦草的等式。
在作为革命者的30年和抵抗者的30年,爱因斯坦一直甘愿过宁静快乐的孤独日子,不因袭盲从而安然自在。他习惯独立思考,突破传统观束缚的想像力推动他不断向前。他属于那个古怪的类型:受人尊敬的叛逆者。他受信仰指引,但态度轻松,有点调皮;他信仰的上帝不会像掷骰子似地让事物随意发生。爱因斯坦不因袭盲从的特点体现在他的性格上,也体现在他的政治态度上。他赞同社会主义理想,但因为太强调个性而无法适应过度的国家控制或中央集权。天生的放肆使他反感民族主义、军国主义和其他任何从众意味的东西。

-意义和价值-
他的故事包容了现代科学的大片领域,从无限小到无穷大,从光子释放到宇宙扩张。在爱因斯坦取得辉煌成就一个世纪后,我们仍然生活在他的世界,宏观上由他的相对论定义,微观上由事实证明“经久耐用”尽管让人有些焦虑的量子力学定义。
爱因斯坦的成就带有鲜明的个人印记,就像毕加索的画。他通过思想实验而不是对实验数据的系统归纳取得想像的飞跃,洞悉伟大的定律,最后创造的理论令人震惊,不可思议,违反直觉,但却包含吸引大众想像的概念:时空的相对性,E=mc2,光线的弯曲,空间的扭曲。

爱因斯坦有一种淳朴的善良,这使他的气质更为迷人。内在的自信与敬畏自然而产生的谦恭彼此调和。他可能与身边亲近的人保持距离,但对于普遍意义上的人类却怀有真正的慈悲和同情。

尽管受到大众欢迎,表面看来也容易接近,爱因斯坦却代表一种观念:现代物理学是一般外行难以理解的东西。以前的情况并不是这样。伽利略和牛顿都是伟大的天才,但他们对世界的力学因果解释多数有思想的人都能理解。在本杰明·富兰克林的18世纪和托马斯·爱迪生的19世纪,受过教育的人都可能对科学产生某种亲近甚至当作业余爱好来研究。

正因为如此,研究爱因斯坦是有价值的。科学可以激励人,是崇高的,对科学的探索是一种令人陶醉的天职,科学伟人的传奇故事就给我们这样的启迪。

在这样一个重新强调科学和数学教育的时代,我们应当注意爱因斯坦说过的话:“素材的积累不应当压抑学生的独立性。”一个社会的竞争优势不是看学校把乘法表和元素周期表教得多好,而要看他们能否激励想像力和创造力。 我想,这就是爱因斯坦成功的关键,也是他的人生给我们的启示。爱因斯坦小时候不善于死记硬背。他日后的成功也不是来自大脑处理信息的蛮力,而是来自想像和创造。爱因斯坦不同于其他物理学家,有一次他对朋友卡尔泽利希说道:“我没有特殊的天才,我只是怀有极大的好奇心。”他能做出复杂的方程,但更重要的是,他懂得数学是大自然的语言,用来向我们描述她创造的种种奇迹。因此,他能想像方程式在现实生活中是什么样子,比如麦克斯韦发现的电磁场方程式怎样展示给一个与光线同行的男孩。正如他曾经说的:“想像力比知识更重要。”

  爱因斯坦认为,与宇宙真理的相通是作为人类存在的至高无上的表达。